Лекция_2713_Биохимия_человека_Обмен_нуклеопротеинов_04_05_2026

1.

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ БИОХИМИИ
И БИОФИЗИКИ
БИОХИМИЯ ЧЕЛОВЕКА
Лекция 27 (13)
Обмен Met, Cys, Sec.
ОБМЕН НУКЛЕОПРОТЕИНОВ
лектор - Емельянов Виктор Владимирович, к.м.н., доцент,
зав. кафедрой медицинской биохимии и биофизики
04 мая 2026 г.

2. Связь обмена метионина и цистеина

АТФ
CH 3
CH 3
ФФн + Фн
+S
S
CH 2
Метионин
О
R
R-CH3
CH NH 2 ОН
HS
ОН
+Н2О
CH 2
гидролаза
СН 2ОН
CH 2
Аденин
О
CH NH 2
CООН
ОH
SH
Н2О H2C
CH 2
CH 2
CH NH 2
+
CООН
Цистеин
а-КГ
CH 2
CH NH 2
В6
CООН
Гомоцистеин
S
CH 2
ОH
CH NH 2 CH 2
CH 2
CООН
CH NH 2
CООН
Н
S-аденозилгомоцистеин
SH
Гомоцистеинметилтрансфераза
ОН
CH NH 2 ОН
Метилтрансфераза CООН
(SAГ)
CООН
(SAM)
Гли
S-аденозилметионин
ТГФК метил-ТГФК
В12
Аденин
О
CH 2
Н
Сер
метил-В12
СН 2
CH 2
CH 2
CH NH 2
CООН
А
CH 2
Метионинаденозилтрансфераза
CH 2
СН 2
Н2О
В6
ОН
ОН
Н
Аденозин
CH NH 2
CООН
Сер
Цистатионин
Гомосерин
Цистатионинсинтаза
Цистатионинлиаза
глу
Синтез цистеина – путь транссульфирования метионина
CH 3
CH 2
C
O
CООН
а-Кетобутират
Пропионилкоэнзим А

3. Синтез гомоцистеина и рециклирование метионина

Гомоцистеин – прооксидант, индуктор дисфункции эндотелия и
гиперкоагуляции крови. Гипергомоцистеинемия - фактор риска тромбозов
и аномалий развития плода.
Витамины В6, В9, В12, необходимые для рециклирования метионина и
синтеза серина, предотвращают гипергомоцистеинемию.

4. Минорный путь – метилирование гомоцистеина при помощи бетаина

5. Взаимосвязь обмена метионина и фолатов

6. Роль метионина в синтезе полиаминов - аминопропилирование

Роль метионина в синтезе полиаминов аминопропилирование

7. Нарушения обмена метионина:

• Гомоцистинурия
–
характеризуется
наследственной
недостаточностью
цистатионин-β-синтазы, Симптомы включают
умственную отсталость, проблемы с глазами
(катаракта),
аномалии
скелета
(марфаноподобный фенотип), склонность к
тромбозам.
• Цистатионинурия
–
характеризуется
выделением цистатионина с мочой. Этот
процесс
вызывается
недостаточностью
цистатионин- -лиазы
и
блокированием
распада цистатионина на гомосерин и
цистеин.

8. Селеноцистеин и селенопротеины

Все без исключения соединения селена, в
результате ряда этапов обмена веществ,
превращаются в гидрид селена Н2Se2
(селеноводород,
селеноводородная
кислота).
На
следующем
этапе
фермент
селенофосфатсинтетаза
катализирует
реакцию между гидридом селена и АМФ,
ведущую
к
образованию
фосфорилированного гидрида селена,
который
с
помощью
селеноцистеинсинтетазы присоединяется
к комплексу серин-тРНК;
В результате на сериновой т-РНК из ацила
серина и фосфорилированного гидрида
селена образуется селеноцистеин.
Образовавшийся селеноцистеин остаётся
связанным
с
т-РНК
и
получает
возможность встраиваться в белки.

9. Селеноцистеин и селенопротеины

• Йодтирониндеиодиназы 1 - 3: DIO1, DIO2, DIO3
• Глутанионпероксидазы: GPX1, GPX2, GPX3, GPX4, GPX6
• Селенопротеины: SelH, SelI, SelK, SelM, SelN, SelO, SelP, SelR, SelS, SelT,
SelV, SelW, Sel15
• Селенофосфатсинтетаза 2 (SPS2)
• Тиоредоксинредуктазы 1- 3: TXNRD1, TXNRD2, TXNRD3

10. НУКЛЕОТИДЫ - фосфорные эфиры НУКЛЕОЗИДОВ

ИСТОЧНИКИ АТОМОВ: АТФ
РИБОЗО-5-ФОСФАТ
ГЛН, АСП, ГЛИ, СО2,
ПРОИЗВОДНЫЕ ФОЛИЕВОЙ К -ТЫ

11. Номенклатура нуклеотидов

Аденозин-5´-фосфат
5´- Адениловая к-та
АМР
Гуанозин-5´-фосфат
5´- Гуаниловая к-та
GMP
Цитидин-5´-фосфат
5´- Цитидиловая к-та
CMP
Уридин-5´-фосфат
5´- Уридиловая к-та
UMP
Дезоксиаденозин-5´-фосфат
5´- Дезоксидениловая к-та
dАМР
Дезоксигуанозин-5´-фосфат
5´- Дезоксигуаниловая к-та
dGMP
Дезоксицитидин-5´-фосфат
5´- Дезоксицитидиловая к-та
dCMP
Тимидин-5´-фосфат
5´- Тимидиловая к-та
TMP

12. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ НУКЛЕОТИДОВ

1. Макроэргические соединения (НТФ и
НДФ).
2. Активированные метаболиты (S-АМ).
3. Коферменты (НАД, НАДФ, ФАД и др.).
4. Сигнальные молекулы (цАМФ, цГМФ).
5. Мономеры нуклеиновых кислот.

13. Обмен нуклеопротеинов

14.

Распад нуклеопротеинов в ЖКТ
Нуклеиновые
к-ты
ДНК-аза
РНК-аза } Сок pancreas
(duodenum)
Олигонуклеотиды
Н2О
Фн
Биосинтез НК
всасывание
(тонкая кишка)
«путь спасения»
по Ленинджеру
Фосфоэстеразы
(кишечного сока)
Мононуклеотиды
Нуклеотидаза
(кишечный сок)
Нуклеозиды
Н2О
Нуклеозидфосфатаза
Фн
(нуклеозидаза)
На биосинтез!
D-рибозо-1-ф-т
D-дезоксирибозо-1-ф-т
Окисляются
Экскреция
с мочой
всасывание
всасывание
Азотистые основания
А,Г
Окисляются
Мочевая кислота

15. РАСПАД НУКЛЕОТИДОВ

ПРОДУКТЫ РАСПАДА: ФОСФАТ, РИБОЗА,
АЗОТИСТОЕ ОСНОВАНИЕ
ПИРИМИДИНОВЫЕ
ПУРИНОВЫЕ
МОЧЕВИНА + β-АЛАНИН
ГИПОКСАНТИН
КСАНТИН
МОЧЕВАЯ КИСЛОТА

16. Распад пуриновых нуклеотидов

17.

КАТАБОЛИЗМ ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ
OH
О2 + Н2О
N
N
N
N
H
ГИПОКСАНТИН
Н2 О 2
N
HO
OH
N
О2 + Н2О
N
N
H
КСАНТИН
Н2О2
OH
N 6
HO 2 N
N
N
8
OH
H
МОЧЕВАЯ КИСЛОТА
Ксантиноксидаза – фермент, катализирующий конечную стадию
катаболизма пуринов. В состав входит железо, молибден, ФАД.
При дефиците кислорода ксантиноксидаза функционирует как НАД+зависимая ксантиндегидрогеназа и не генерирует пероксид водорода.
Обе формы фермента могут катализировать окисление около тридцати
алифатических и ароматических альдегидов, окислять различные
птерины (2,6-диоксиптеридин и др.) до оксиптеринов, а также аденин
до 2,8-диоксиаденина, гистидин в 2-оксигистидин. Ксантиноксидаза
окисляет цистеин в цистеинсульфинат и оксид азота (II) (NO) в NO2-

18. МОЧЕВАЯ КИСЛОТА

• ПЛОХО РАСТВОРИМОЕ
СОЕДИНЕНИЕ
• ОБРАЗУЕТ СОЛИ –
УРАТЫ, НЕСКОЛЬКО
БОЛЕЕ РАСТВОРМЫЕ
• ПРИ ПОВЫШЕНИИ
КОНЦЕНТРАЦИИ
КРИСТАЛЛЫ МОЧЕВОЙ
К-ТЫ И УРАТОВ
ВЫПАДАЮТ В ОСАДОК
В ТКАНЯХ И МОЧЕВЫХ
ПУТЯХ

19.

Распад
пиримидиновых
нуклеотидов

20. Сравнительная харакетристика синтеза пуринов и пиримидинов

Особенности
синтеза
Путь синтеза
пуринов
пиримидинов
Последователь- 1.Образование Nность синтеза
гликозидной связи.
2.Сборка кольцевой
структуры.
1.Сборка кольцевой
структуры.
2.Образование Nгликозидной связи.
Ключевая
реакция
Образование
фосфорибозиламина
(фосфорибозиламидотрансфераза)
Образование
карбамоилфосфата
(карбамоилфосфатсинтетаза II)
Локализация в
клетке
Цитозоль
Митохондрии и цитозоль
Регуляция
Торможение ИМФ, АМФ и Торможение УТФ
ГМФ на нескольких
карбамоилфосфатуровнях
синтетазы II

21.

СИНТЕЗ
ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ
СИНТЕЗ
de novo
Этап 1. Синтез ИМФ
Этап 2. Синтез АМФ и ГМФ
Этап 3. Синтез ГТФ
СИНТЕЗ ИЗ
АДЕНИНА И ГУАНИНА
(«ПУТЬ СПАСЕНИЯ»)

22.

Синтез пуриновых нуклеотидов de novo
Происхождение атомов в пуриновом ядре

23.

СО2
Гли+Асп
2Глн
4АТФ
3АДФ+
3Фн
O
HN
11 реакций
D-рибозо-5-Ф
5
ФФн+
АМФ
10
N ,N =CH-ТГФК
10
N –CHO-ТГФК
Фосфорибозил-пирофосфатглутамиламидо-трансфераза
2ТГФК
2Глу
N
N
N
Риб-5-Ф
Инозиновая
кислота
(ИМФ)

24. 1 этап – синтез ИМФ

1. α-D-рибозо-5-Ф
ФРПФ-синтаза *
АТФ
Mg
2+
АМФ
Фосфорибозилпирофосфат
(ФРПФ)
*-Повышена активность при ПОДАГРЕ (рецессивный тип наследования,
сцепленный с Х-хромосомой.)
2. ФРПФ
ФРПФ-глутамил-амидотрансфераза
Глн
аллостер.
ключевая
реакция
5`-фосфорибозил-1-амин
Глу
Ингибиторы : АМФ и
ГМФ
(конечные продукты)

25.

фосфорибозилглицинамид-синтетаза
3. 5`-фосфорибозил-амин
+ глицин
4. ГАР
АТФ
формилтрансфераза
N ,N –метенил-ТГФК
ТГФК
АТФ+Н2О
5. Формилглицинамид-рибозил-5-Ф
АДФ+Фн
(ГАР-глицинамидориботид)
Формилглицинамид-рибозил-5-фосфат
АДФ+Фн
синтетаза
Глн
Глицинамид-рибозилфосфат
Глу
Формилглицинамидин-рибонуклеотид

26.

2 этап. Биосинтез АМФ и ГМФ из ИМФ

27.

3. Синтез ГТФ путем перефосфорилирования с АТФ
Нуклеозидмонофосфаткиназа
ГМФ + АТФ
ГДФ + АТФ
Нуклеозиддифосфаткиназа
ГДФ + АТФ
Аналогично с АМФ
ГТФ + АДФ

28. Синтез пуриновых нуклеотидов из аденина и гуанина

I.
Фосфорибозилирование пуриновых оснований
(«путь спасения»=регенерации)
Аденин-ФРПФ-ТФ *
1.Аденин + ФРПФ
АМФ + Н4Р2О7
*Энзимопатия; полная потеря активности – мочекаменная
Аутосомно-рецессивный тип наследования
болезнь
2. Гуанин + ФРПФ
3. Гипоксантин + ФРПФ
ТФ*
ТФ*
ГМФ + Н4Р2О7
ИМФ + Н4Р2О7
*Энзимопатия гуанин-(гипоксантин)-фосфорибозил-трансферазы:
а) Частичное понижение активности подагра
(сцепленное с Х-хромосомой)
б) Полная потеря активности синдром Леша-Найхана:
- ФРПФ в эритроцитах и фибробластах
- Тяжёлая гиперурикемия
- Камни мочевой кислоты
- Судороги, корковый паралич – членовредительство (биохимическая
основа не ясна)

29.

Регуляция синтеза пуриновых
нуклеотидов de novo
Рибозо-5-Ф+АТФ
ФРПФ-синтаза
Фосфорибозил-пирофосфат
ФРПФ-амидотрансфераза
!
5`-фосфорибозил-1-амин
синтетаза
ИМФ
ИМФ-ДГ
Аденилоянтарная
к-та
Ксантиловая к-та
АМФ
ГМФ
АДФ
ГДФ
АТФ
ГТФ

30. ПОДАГРА развивается при критическом повышении концентрации мочевой кислоты

31.

Мочевая кислота / ураты
Сыворотка крови:
N: 2-6 мг/дл (0,12 – 0,48 ммоль/л)
при t = 37 C.
Гиперурикемия – [мочевая кислота] > 6 – 7,6 мг/дл
Кристаллы натрия откладываются в тканях
В суставах их фагоцитоз полиморфно-ядерными
лейкоцитами
Развивается ОСТРЫЙ ПОДАГРИЧЕСКИЙ АРТРИТ
Хронический подагрический артрит приводит
к деформации суставов
Подагра

32. Причины гиперурикемии:

1. Увеличение скорости синтеза.
2. Ускорение катаболизма пуринов.
3. Нарушение почечной экскреции мочевой к-ты.
4. Энзимдефекты:
болезнь Гирке (глюкозо-6-фосфатаза).
гуанин-гипоксантинфосфорибозилтрансферазы,
аденозинфосфорибозилтрансферазы,
аденозиндезаминазы,
гуаниндезаминзаы,
пуриннуклеозидфосфорилазы.

33.

Моча:
На стандартной диете без пуринов:
N: 350 – 600 мг/сут (2,1 – 3,6 ммоль/сут)
Без диеты: 1,6 – 3,6ммоль/сут (0,4 – 0,6 г/сут)
Мочевая к-та мочи
К=
=0,21 – 0,59 (максимум 0,75
Креатинин мочи
на диете без пуринов)
Выводится с мочой мочевая к-та при рН < 5,75 > ураты
Урикозурия – увеличена экскреция мочевой к-ты.
более 600 мг/сут (мочевые камни)
Гипоурикемия
1.-Увеличение экскреции с мочой уратов при нарушении
реабсорбции мочевой к-ты из клубочкового фильтрата
2.-Недостаточность КСО (ксантооксидазы),вызванная генетическим деффектом или тяжелым поражением печени повышение экскреции гипоксантина и ксантина
ксантинурия ксантиновые камни.

34.

Нарушения катаболизма пуринов
1.- ТКИД – тяжёлый комбинированный иммунодефицит
Нарушение обмена пуринов в Т- и В-лимфоцитах.
Обусловлен энзимопатией аденозин-дезаминазы в клетках
аденозин губительно действует на В- и Т-лимфоциты
первичный иммунодефицит.
Аденозин – регулятор дифференцировки предшественников
Т- и В-лимфоцитов.
2.- Подагра, гиперурикемия отложение уратов в суставах…
В норме [мочевая к-та] = 2-6 мг/дл; в крови (7,6 мг/дл у мужчин)
При [мочевая к-та] = 7-8 мг/дл 20% больных подагрой
При [мочевая к-та] = 8-9 мг/дл 90% больных подагрой

35. Аллопуринол – конкурентный ингибитор ксантиноксидазы

OH
OH
N
N
N
N
N
N
N
N
H
H
Гипоксантин
Аллопуринол

36.

Происхождение атомов в пиримидиновом ядре
Аспарагиновая
кислота
C
ГЛУ-NH2
4
N3
5
C
2
6
C
СО2
C
1
N
ФРПФ–источник рибозо-5-фосфата на заключительном этапе синтеза

37.

Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов
цитозоль
ключевой ф-т
Оротовая (наследственная)
ацидурия 1 и 2 типа
Лечение уридином!
митохондрии

38.

УМФ + АТФ
УДФ + АТФ
киназа
киназа
УДФ + АДФ
УТФ + АДФ
Синтез цитидиловых нуклеотидов
2+
УТФ + Глн + АТФ
аминирование
Mg
ЦТФ-синтетаза
ЦТФ + Глу + АДФ + Фн

39.

Превращение дУМФ в дТМФ
• Для синтеза необходима фолиевая к-та. При дефиците витамина
В12 фолаты накапливаются в виде метил-ТГФК и для данной
реакции их не хватает, а значит не хватает нуклеотидов для
удвоения ДНК и страдает деление клеток.
• Витамин В12 см. учебник Т.Т. Березова стр. 232-235.

40.

Молекулярную структуру
цианокобаламина установила
Дороти Кроуфут-Ходжкин в 1956
году по данным
рентгеноструктурного анализа.

41. Обмен витамина В12 (цианкобаламина) в норме

Поступление В12 с пищей (суточная потребность в нем 1 мкг)
+
Внутренний фактор Кастла в желудке (гастромукопротеин)
Всасывается в подвздошной кишке
В крови витамин В12 + транскобаламин-2
Метилкобаламин
Воротная вена
Печень (депо витамина В12 )
ТГФК
5-дезоксиаденозилкобаламин
МетиленТГФК
Синтез ДНК
Нормальное кроветворение
Превращение метилмалоновой к-ты
Янтарная кислота
ЦТК

42. Дефицит витамина В12

Клиника. Чаще встречается у пожилых
людей.
Проявляется 3 основными синдромами:
1) макроцитарно-мегалобластной анемией
2) атрофическими изменениями ЖКТ
3) изменениями со стороны нервной
системы (фуникулярный миелоз, невриты,
психозы).

43.

44.

Превращение рибонуклеотидов в
дезоксирибонуклеотиды
АТФ
Рибонуклеозиддифосфаты (НДФ)
АДФ+Фн
2+
Mg
НДФредуктаза
Восстановленный
тиоредоксин
(белковый
кофактор)
донор электронов
SH
SH
2`-дезоксирибо-НДФ
Окисленный
тиоредоксин
тиоредоксин
S
S
редуктаза
НАДФ
+
(кофактор)
(флавопротеин)
НАДФ-Н2
(пентозофосфатный путь)
Эта сложная ферментативная система функционирует в клетке только в период
активного синтеза ДНК и деления.

45.

Регуляция биосинтеза пиримидинов
АТФ + «СО2»
+ глутамин
Пуриновые
нуклеотиды
Карбамоилфосфат
+ аспартат
Аспартат-транскарбамоилаза
N-карбамоиласпартат
ФРПФ
АТФ +
рибозо-5-ф-т
ЦТФ
УТФ
УДФ
dУДФ
ТДФ
ТМФ

46.

Аллостерическая регуляция.
СО2 + Глутамин + 2АТФ
КарбамоилфосфатГлутамат + 2АДФ + Н3РО4
cинтетаза II
Синтез
УТФ
H2N-C-O-PO3H2
O
карбамоилфосфат
(7 реакций)
УТФ

47. Сравнительная харакетристика синтеза пуринов и пиримидинов

Особенности
синтеза
Путь синтеза
пуринов
пиримидинов
Последовательн 1.Образование Nость синтеза
гликозидной связи.
2.Сборка кольцевой
структуры.
1.Сборка кольцевой
структуры.
2.Образование Nгликозидной связи.
Ключевая
реакция
Образование
фосфорибозиламина
(фосфорибозиламидотрансфераза)
Образование
карбамоилфосфата
(карбамоилфосфатсинтетаза II)
Локализация в
клетке
Цитозоль
Митохондрии и
цитозоль
Регуляция
Торможение ИМФ, АМФ Торможение УТФ
и ГМФ на нескольких
карбамоилфосфатуровнях
синтетазы II

48. КОНЕЧНЫЕ ПРОДУКТЫ АЗОТИСТОГО ОБМЕНА

БЕЛОК,
НУКЛЕОТИДЫ
И
ПИЩИ И ТКАНЕЙ
ГЕМ
АМИНОКИСЛОТЫ, АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ, БИЛИРУБИН
АММИАК, ПРОДУКТЫ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ И НУКЛЕОТИДОВ, ЖЕЛЧНЫЕ ПИГМЕНТЫ
МОЧЕВИНА
ПРОДУКТЫ
ОБМЕНА
АМИНОКИСЛОТ
МОЧА
МОЧЕВАЯ
КИСЛОТА
ПРОДУКТЫ
ГНИЕНИЯ
ЖЕЛЧНЫЕ
ПИГМЕНТЫ
КАЛ

49.

БЛАГОДАРЮ ЗА
ВНИМАНИЕ !!!